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1、下午9时38分,福建工程学院建筑与规划系,1,建筑热工学篇,主要内容,核心内容与学习目的 通过规划和建筑设计手段，有效防护或利用室内外气候因素 合理解决房屋的日照、保温、防热、防潮、通风、能耗等问题 创造良好的室内气候环境并提高建筑围护结构的耐久性 被动方式与主动方式的关系 室内、外热环境 传热的基础知识 建筑保温、防潮；建筑防热；建筑日照；建筑节能,下午9时38分,福建工程学院建筑与规划系,2,第一章 室内外热环境,学习重点,室内热环境的组成要素、影响因素、室内热环境的评价 室外热环境（气候）要素 我国气候的特点及建筑热工气候分区 改善室内热舒适的建筑途径,下午9时38分,福建工程学院建筑与
2、规划系,3,第一章 室内外热环境,1 室内热环境,1.1 组成要素 室内气温ti、室内相对湿度i、气流速度vi、壁面的热辐射I室内热环境是指由室内空气温度、空气湿度、室内风速及环境平均辐射温度（室内各壁面温度的当量温度）等因素综合组成的一种室内热环境。 不同的要素组成不同的室内热环境 1.2 室内热环境的影响因素 (a)室外的热湿作用 ( b)建筑设计及规划手段 (c)材料及构造的热物理性能 (d)室内热工设备,下午9时38分,福建工程学院建筑与规划系,4,第一章 室内外热环境,1 室内热环境,1.3 人体的舒适感,人体热平衡方程：,人体热舒适的必要条件：,人体得失热量q的影响因素： 室内气候
3、四要素、人体 活动量（新陈代谢率m）、皮肤平均温度、汗液蒸发率、 衣服的热阻,人体热舒适的充分条件：皮肤温度及汗液蒸发率处于舒适的范围，或称按正常比例散热：对流25%30%，辐射45%50%，呼吸和无感蒸发25%30%。,下午9时38分,福建工程学院建筑与规划系,5,第一章 室内外热环境,1 室内热环境,1.4 室内热环境的评价方法和标准 室内热环境标准是建筑热工设计的基本依据之一 最简单的标准是室内空气温度，如住宅冬季18 ，夏季26 。缺点：不全面 主要评价方法： 有效温度 (Effective Temperature, ET*) 热应力指标 (Heat Stress Index, HSI
4、) 预测热感觉指数（PMV-PPD指标）,下午9时38分,福建工程学院建筑与规划系,6,第一章 室内外热环境,1 室内热环境,有效温度(Effective Temperature ET) 由Houghton,Yaglou等人于1923年提出 表征室内气温、湿度及气流速度三者对人体综合作用的一种主观评价指标 未考虑辐射的影响，改进后称为ET*, 1972成为ASHRAE的评价标准,下午9时38分,福建工程学院建筑与规划系,7,第一章 室内外热环境,1 室内热环境,有效温度(ET) 是室内气温，相对湿度和空气速度在一定组合下的综合指标。在数值上等于具有相同热感觉、静止、饱和（=100%）空气的温度
5、。,下午9时38分,福建工程学院建筑与规划系,8,第一章 室内外热环境,1 室内热环境,热应力指数(HSI) 热应力指数HIS（Heat Strees Index)是在已知室内气温，相对湿度，空气速度，平均辐射温度和人体新陈代谢产热率的前提下，根据人体热平衡条件，先计算在给定环境中人体所需要的蒸发散热量，然后再计算出在该环境中的最大允许蒸发散热量，以二者的百分比作为热应力指数。热应力指数全面考虑了热环境四个因素的影响，比有效温度更为科学。 热应力指数愈高，维护热平衡时，要求蒸发散热量愈大，热环境条件愈差。,下午9时38分,福建工程学院建筑与规划系,9,第一章 室内外热环境,1 室内热环境,热应
6、力指数(HSI) （Heat Strees Index) 给定热环境中作用于人体的热应力等于人体所需的蒸发散热量； 数值上等于需要的蒸发散热量与人体最大蒸发散热量之比乘以100； 主要用于夏季室内热环境评价,q w.req=q m q c q r,下午9时38分,福建工程学院建筑与规划系,10,第一章 室内外热环境,1 室内热环境,预测热感觉指数(PMV-PPD) 由丹麦学者P.O.Fanger在1960年代提出； 基于下列方程：,舒适的充要条件,热平衡方程,实际环境的舒适度,下午9时38分,福建工程学院建筑与规划系,11,第一章 室内外热环境,1 室内热环境,预测热感觉指数(PMV-PPD)
7、,下午9时38分,福建工程学院建筑与规划系,12,第一章 室内外热环境,人体在环境中感到热舒适的充分条件，必须使人体的皮肤温度tsk处于舒适的温度范围，而且肌体的蒸发率也应处于舒适范围内。 该方程比较全面合理地表达了人体热感与上述6个参数的定量关系，从而建立起PMV指标系统，把PMV值按人的热感觉分成7个等级。,下午9时38分,福建工程学院建筑与规划系,13,第一章 室内外热环境,1 室内热环境,预测热感觉指数(PMV-PPD),最为全面的评价方式，广为采用 尽管PMV=0，仍有 5%的人感觉不舒适 ISO推荐-0.50.5为热舒适环境,下午9时38分,福建工程学院建筑与规划系,14,第一章
8、室内外热环境,2 室内热环境的影响因素,2.1 室外气候因素 室外热环境是指由太阳辐射，大气温度，空气湿度，风、降水等因素综合组成的一种热环境。 （一）太阳辐射 1.太阳辐射能是地球上热量的基本来源,是决定室外热环境的主要因素。 2.太阳辐射的分类。到达地球表面太阳辐射分为两个部分，一部分是直射辐射，另一部分是散射辐射。 3.影响太阳辐射照度的因素。大气中射程的长短、太阳高度角、海拔高度、大气质量。,下午9时38分,福建工程学院建筑与规划系,15,第一章 室内外热环境,4.太阳光谱。太阳辐射能量主要分布在紫外线、可见光和红外线区域，其中97.8%是短波辐射。(波长0.2m3 m) 5.日照百分
9、率 实际日照时数 日照百分率= 100% 可照时数 （二）大气温度 1.气温。指距地面1.5m处百叶箱内的空气温度。 2.变化规律 （1）年变化规律。由地球围绕太阳公转引起，形成一年四季气温变化，北半球最高气温出现在7月（大陆）或8月（沿海、岛屿），最低气温出现在1月或2月。 （2）日变化规律。由地球自转引起。日最低气温出现在6：007：00左右。日最高气温出现在14：00左右。,下午9时38分,福建工程学院建筑与规划系,16,第一章 室内外热环境,（三）空气湿度 1.湿度：空气中水蒸气的含量。可用绝对湿度或相对湿度表示，通常使用相 对湿度表示空气的湿度。 2.变化规律 （1）年变化规律:最热
10、月绝对湿度最大，最冷月绝对湿度最小。 （2）日变化规律:晴天时，日相对湿度最大值出现在4：005：00，日相对湿 度最小值出现在13：00 15：00。,下午9时38分,福建工程学院建筑与规划系,17,第一章 室内外热环境,（四）风 1.风指由大气压力差所引起的大气水平方向的运动。 2.风的类型 （1）季候风（大气环流） 由于太阳辐射热在地球上照射不均匀，使得赤道和两极之间出现温差，从而引起大气在赤道和两极之间产生活动，即为大气环流。 （2）地方风局部地区受热不均引起的小范围内的大气流动，如海陆风、山谷风、庭院风等。 3.风的特性 （1）风向风吹来的地平方向为风向，通常用风向风玫瑰图表示。 （
11、2）风速单位时间内风前进的距离，单位为m/s，也可用风玫瑰图表示。,下午9时38分,福建工程学院建筑与规划系,18,第一章 室内外热环境,（五）降水 1.降水 从大地蒸发出来的水蒸汽进入大气层,经过凝结后又降到地面上的液态或固态的水分。如雨、雪、雹都属降水现象。 2.降水的性质 （1）降水量降落到地面的雨、雪、雹等融化后，未经蒸发或渗透流失而累积在水平面上的水层厚度。单位为mm 。 （2）降水强度单位时间（24小时）内的降水量，单位：mm/d 根据降水强度，可将降水划分如下： 小雨 10 中雨 1025 大雨25 50 暴雨 50 100,下午9时38分,福建工程学院建筑与规划系,19,第一章
12、 室内外热环境,2.2 室内的影响因素 （1）热环境设备的影响 （2）其他设备的影响 （3）人体活动的影响,下午9时38分,福建工程学院建筑与规划系,20,第一章 室内外热环境,福建省气候分区,下午9时38分,福建工程学院建筑与规划系,21,第一章 室内外热环境,4 改善室内热环境的建筑途径,4.1太阳辐射热的利用与调节 （1）窗口设计 夏热冬冷地区:居住建筑的外墙面积不应过大，各朝向的窗墙面积比，北向不应大于0.45；东、西向不应大于0.30；南向不应大于0.50。 （2）透射体设计 （3）被动式太阳能建筑,下午9时38分,福建工程学院建筑与规划系,22,第一章 室内外热环境,4 改善室内热
13、环境的建筑途径,4.1太阳辐射热的利用与调节 （3）被动式太阳能建筑（Passive solar house) 以墙、地板、屋盖等为主体，组成吸热、储存、控制与分配太阳能的系统。不用机械力量而靠对流、传导、辐射等传热机制吸收、蓄存、释放太阳能的建筑。,下午9时38分,福建工程学院建筑与规划系,23,第一章 室内外热环境,4 改善室内热环境的建筑途径,4.1太阳辐射热的利用与调节 （4）太阳房（ solar house) 太阳房是直接利用太阳辐射能的重要方面。把房屋看作一个集热器，通过建筑设计把高效隔热材料、透光材料、储能材料等有机地集成在一起，使房屋尽可能多地吸收并保存太阳能，达到房屋采暖目的
14、。,下午9时38分,福建工程学院建筑与规划系,24,第一章 室内外热环境,4 改善室内热环境的建筑途径,4.1太阳辐射热的利用与调节 （4）太阳房（ solar house) 太阳房可以节约7590的能耗，并具有良好的环境效益和经济效益，成为各国太阳能利用技术的重要方面。在太阳房技术和应用方面欧洲处于领先地位，特别是在玻璃涂层、窗技术、透明隔热材料等方面居世界领先地位。,下午9时38分,福建工程学院建筑与规划系,25,第一章 室内外热环境,4.2 优化围护结构性能 1)保温性能 在采暖建筑中，围护结构应有足够的保温性能。这不仅是保证室内热环境的要求，同时对建筑节能亦具有重要意义。 2)隔热性能
15、 在夏季需要防热的地区，围护结构应具有足够的隔热性能，对于屋顶、西墙和东墙，更应特别重视。 3)防潮性能 无论是从室内环境的要求，还是从围护结构的性能和耐久性考虑，围护结构防潮都是重要的。由于引起围护结构受潮湿有多方面的原因，因此，防潮措施必须有的放矢。本课程涉及到的仅是热物理性能的潮湿问题。,下午9时38分,福建工程学院建筑与规划系,26,第一章 室内外热环境,4 改善室内热环境的建筑途径,4.3 自然通风 为了保持室内空气的清新，排除室内产生的不洁气体、物质、烟尘、湿汽与热空气，通风换气是必不可少的。就炎热地区防热而言，不仅应有一定的通风量，还应使空气具有适当的流速。但通风的前提条件是室外
16、空气的品质(包括温、湿度等)，都应优于室内空气才有意义，才能有助于改善室内环境。,下午9时38分,福建工程学院建筑与规划系,27,第一章 室内外热环境,4 改善室内热环境的建筑途径,4.4 绿化 植物对人体的影响，除心理因素和美化环境外，还具有增加氧气、清洁空气、调节水分和湿度、降低噪声干扰等多种作用。特别是植物通过光合作用吸收太阳辐射热，茂密的簇叶能有效地遮挡直射阳光，在炎热的夏季起到隔热降温的作用。总之，绿化是在多方面可以改善环境的有效措施。 由于影响人体热舒适的因素较多，改善热环境必须采取综合措施，而且应当在规划设计与单体设计中，从方案构思到建筑施工图逐一落实，以便创造优雅、舒适的建筑环境。,